[发明专利]变频驱动的房间空气调节器

说明书

本发明涉及一种变频驱动的房间空气调节器(以下可简称“空调器”)。

在该空调器中，来自电网的电源被转换成变频电源，驱动电动机。变频驱动是品质较佳的电动机调速方法。为改进性能，近年来，空调器由以往固定频率驱动单相电动机发展至变频驱动三相电动机。空调器中以往使用的单相电容运转电动机，其相电路状态不能保持对称，电源频率的改变使之产生更不良的偏移，因而削弱电动机的调速品质，尤其不利于提高效率和降低电磁振动噪声。因此，在空调器中难以设计达到适当品质要求的变频单相电源驱动以往的单相电动机的系统。多相电动机对称运行的优良性能是众所周知的。特别是历史悠久的三相电动机和近年发展起来的电子变频三相电源已有成熟技术，在工业设备上广泛使用。于是，空调器产品上出现了三相变频驱动系统。其最新情况可见发表于《家用电器科技》2000年第9期“变频技术”专栏的《智能功率模块(IPM)在变频空调器中的应用》等文章，其特征有：

1.在该空调器中，来自电网的电源被转换成变频的三相电源，通常为对称三相电源；

2.该空调器的电动机为三相电动机，包括感应电动机或永磁无刷电动机；

3.逆变电路为桥式6单元。

作为工业设备上广泛使用的典型的变频驱动系统，用于功率相对小得多的空调器，即有以下方面值得改进：

1.逆变电路的单元数偏多，是影响成本的主要因素：

2.对于感应电动机，三相电动机相对以往的单相电动机，定子需多一相的槽数，开槽显得偏多；绕组多一个相平面，嵌线变复杂；以往用于制造空调器的电动机的两相式自动嵌线设备不能使用，影响成本。永磁无刷电动机则是适应变频驱动引入的新型电动机，结构和工艺均比感应电动机复杂，成本也高；

3.在桥式逆变电路中，每一桥臂的上下二个单元串联跨接于直流电源，当偶发干扰或误触发以至同时导通时，即在二个单元的低阻抗回路形成大电流的直通短路，以至烧毁元件，是系统的薄弱环节。通常需对此选用比较优秀的单元元件，或设置较复杂的保护电路，以至使用价格较高的智能功率模块(IPM)等，对于空调器，明显影响成本。

本发明的任务是，针对空调器功率小的特点，提出一个与现有技术比较，既具有多相电动机对称运行的优良性能，但结构简化，因而成本降低和可靠性提高的变频驱动系统。包括：

1.减少逆变电路的单元数；

2.可以使用以往的单相电动机结构；

3.可以消除逆变电路跨接于直流电源的短路低阻抗。

为解决上述任务，本发明提出一种变频驱动的房间空气调节器，在该房间空气调节器中，来自电网的电源被转换成变频电源，驱动电动机：其特征在于：所转换成的变频电源为时滞等于1/4周期的对称两相电源，所驱动的电动机为空间相差π/2电角度的两相对称电动机。

所述的变频电源可以是经整流滤波电路和逆变电路转换而成，整流滤波电路是与来自电网的电源回路有一公共端的一组正半波整流滤波电路和一组负半波整流滤波电路所组成，形成供给逆变电路的正负各一组直流电源；逆变电路为双半波4单元，每二个单元为一组，把直流电源调制为变频的和时滞等于1/4周期的对称两相电源，每一组向电动机的一相供电。

所述电动机可以是一种空间相差π/2电角度的两相对称绕组鼠笼式感应电动机。

本发明是在空调器中实行变频驱动的同时，实施两相制的电动机对称运行。多相电动机对称运行的特征是电动机气隙磁势波的负序分量趋于零，为此可有不同电磁特征的电源和电动机结构方案，但其基波性能与相数无关。虽然三相制对于大功率电力系统，特别是输送电能优点突出，并成为供电网除单相电源外唯一的多相电源，但对称两相制对于小功率电动系统则更为简单，在以往只因缺乏方便的电源欠于使用。例如在单相电容电动机的研究中，提出过以对称两相电动机的原理作为分析手段，但需以专用发电机或三相电源演变出研究试验所需的对称两相电源。在仅有单相的家用电网中使用的空调器，其以往不能建立和使用的对称两相电源，在本发明是在来自电网的电源转换成变频电源的同时生成。